用于确定冶金容器的3D信息和修改的系统和方法

摘要

用于确定冶金容器(50)的内部部分(55)或修改的3D信息(90)，特别是点云(80)或3D表面重建(81)或3D对象(82)的方法、成像系统(5)、数据处理装置(60)和系统(10)，该方法包括如下步骤：提供(100)冶金容器(50)；由第一成像装置(20)从具有第一光轴(23)的冶金容器(50)外侧的第一成像装置位置(22)捕获(110)冶金容器(50)的至少一个第一内部部分(51)的第一光学图像(21)；由第二成像装置(30)从具有第二光轴(33)的冶金容器(50)外侧的第二成像装置位置(32)捕获(120)冶金容器(50)的至少一个第二内部部分(52)的第二光学图像(31)；至少从第一光学图像(21)和第二光学图像(31)计算(130)冶金容器(50)的至少一个内部部分(55)的3D信息(90)，诸如点云(80)或3D表面重建(81)或3D对象(82)，其中，第一光学图像(21)从具有第一固定光轴(23)的第一固定成像装置位置(22)捕获，以及其中，第二光学图像(31)从具有第二固定光轴(33)的第二固定成像装置位置(32)捕获。

说明书

本发明涉及用于确定和修改冶金容器的3D信息的系统和方法。特别地，本发明涉及用于确定冶金容器的表面重建并且允许确定诸如此类容器在特定使用之后的耐火材料磨损的修改的系统和方法。

冶金容器通常包括钢壳内侧的耐火衬里。耐火衬里起到隔热的作用，并且它例如在冶金容器内侧的热熔融金属的处理和运输期间保护钢壳。在处理或运输步骤期间，通常耐火衬里会磨损。该磨损导致冶金容器的内部部分中(内侧)的耐火衬里的修改表面(modified surface)。在EP2558816B1中公开了用于测量耐火衬里磨损的系统，其中激光扫描仪用于获得衬里的轮廓。WO03/081157A1中公开了一种在操纵器上使用立体矩阵相机的测量系统。

发明人已经意识到，获得3D信息，如冶金容器的(特别是内部)表面的重建是非常需要的。通常，冶金容器的此类3D信息可用于许多应用，诸如确定磨损或确定剩余壁厚等。这些值对于冶金容器的使用安全性很重要。对于可靠的确定，例如出于诸如防止爆发的安全原因，基于获得的3D信息，该3D信息必须示出高精度和再现性。因此，激光扫描仪无法在可比较的时间内提供如此高的精度，因为采用此类扫描仪必须随后测量所有点，当增加测量点的数量时，这会导致增加的测量时间。本发明允许对非常大量的测量点进行可再现和快速的确定。特别地，本发明使得能够以高精度和在短时间内获得冶金容器的大的内部部分(或甚至整个内部部分)的3D信息。

因此，本发明的一个目的是提供一种用于确定冶金容器的3D信息或修改的系统和方法，而3D信息或修改可以在短时间内重复获得，而3D信息或修改具有高精度。在另一目的中，3D信息或修改可以包含大量测量点。本发明的另一个目的是提供一种允许确定用于冶金容器的使用的安全相关因素的系统和方法。

该目的通过根据权利要求1所述的用于确定冶金容器的内部部分的3D信息的方法来实现。

该目的通过根据权利要求2所述的用于确定冶金容器的内部部分的3D信息的修改的方法来实现。

该目的通过根据权利要求9所述的用于确定冶金容器的内部部分的修改或3D信息的成像系统来实现。

该目的通过根据权利要求12所述的用于确定冶金容器的内部部分的3D信息的数据处理装置来实现。

该目的通过根据权利要求13所述的用于确定冶金容器的内部部分的修改的数据处理装置来实现。

该目的通过根据权利要求14的用于确定冶金容器的内部部分的修改或3D信息的系统来实现。

本发明的核心思想是提供来自冶金容器外侧的不同成像装置位置的冶金容器的至少两个光学图像，并计算冶金容器的3D信息或修改。

在本发明的第一实施例中，该目的通过提供一种用于确定冶金容器的内部部分的3D信息，特别是点云或3D表面重建或3D对象的方法来实现，该方法包括以下步骤：

-提供冶金容器；

-由第一成像装置从具有第一光轴的冶金容器外侧的第一成像装置位置捕获冶金容器的至少一个第一内部部分的第一光学图像；

-由第二成像装置从具有第二光轴的冶金容器外侧的第二成像装置位置捕获冶金容器的至少一个第二内部部分的第二光学图像；

-至少从第一光学图像和第二光学图像计算冶金容器的至少一个内部部分的3D信息，诸如点云或3D表面重建或3D对象；

-其中，第一光学图像从具有第一固定光轴的第一固定成像装置位置捕获，以及其中，第二光学图像从具有第二固定光轴的第二固定成像装置位置捕获；

-可选地：存储冶金容器的至少一个内部部分的3D信息。

在本发明的第二实施例中，该目的通过提供一种用于确定冶金容器的内部部分的修改的方法来实现，包括以下步骤：

-提供冶金容器；

-由第一成像装置从具有第一光轴的冶金容器外侧的第一成像装置位置捕获冶金容器的至少一个第一内部部分的第一光学图像；

-由第二成像装置从具有第二光轴的冶金容器外侧的第二成像装置位置捕获冶金容器的至少一个第二内部部分的第二光学图像；

-至少从第一光学图像和第二光学图像计算冶金容器的至少一个内部部分的3D信息，诸如点云或3D表面重建或3D对象；

-基于计算的3D信息与冶金容器的先前存储的3D信息的比较，确定冶金容器的至少一个内部部分的修改；

-其中，第一光学图像从具有第一固定光轴的第一固定成像装置位置捕获，以及其中，第二光学图像从具有第二固定光轴的第二固定成像装置位置捕获；

-可选地：基于确定的冶金容器的至少一个内部部分的修改生成输出。

在本发明的第三实施例中，该目的通过提供一种成像系统来实现，该成像系统用于确定冶金容器的内部部分的修改或3D信息，特别是点云或3D表面重建或3D对象，该成像系统包括：

-第一成像装置，用于从具有第一光轴的冶金容器外侧的第一成像装置位置捕获冶金容器的至少一个第一内部部分的第一光学图像；

-第二成像装置，用于从具有第二光轴的冶金容器外侧的第二成像装置位置捕获冶金容器的至少一个第二内部部分的第二光学图像；

-连接到第一成像装置和第二成像装置的数据交换装置，该数据交换装置被编程为：

-从第一成像装置接收第一光学图像；

-从第二成像装置接收第二光学图像；

-优选地向根据第四实施例的数据处理装置发送第一光学图像；

-优选地向根据第四实施例的数据处理装置发送第二光学图像；

-可选地：优选地从数据处理装置接收基于确定的修改或3D信息的输出；

其中，

-用于捕获第一光学图像的第一成像装置安装在具有第一固定光轴的第一固定成像装置位置处；

-以及其中，用于捕获第二光学图像的第二成像装置安装在具有第二固定光轴的第二固定成像装置位置处。

在本发明的第四实施例中，该目的通过提供一种用于确定冶金容器(50)的内部部分的3D信息，特别是点云或3D表面重建或3D对象的数据处理装置来实现，该数据处理装置被编程为：

-从根据第三实施例的成像系统接收冶金容器的至少一个第一内部部分的第一光学图像；

-从根据第三实施例的成像系统接收冶金容器的至少一个第二内部部分的第二光学图像；

-从至少获得的第一光学图像和获得的第二光学图像计算冶金容器的至少一个内部部分的3D信息，诸如点云或3D表面重建或3D对象；

-可选地：优选地向根据第三实施例的成像系统的数据交换装置发送冶金容器的至少一个内部部分的3D信息，该3D信息包括点云或3D表面重建或3D对象。

在本发明的第五实施例中，该目的通过提供一种用于确定冶金容器的内部部分的修改的数据处理装置来实现，该数据处理装置被编程为：

-从根据第三实施例的成像系统接收冶金容器的至少一个第一内部部分的第一光学图像；

-从根据第三实施例的成像系统接收冶金容器的至少一个第二内部部分的第二光学图像；

-从至少获得的第一光学图像和获得的第二光学图像计算冶金容器的至少一个内部部分的3D信息，诸如点云或3D表面重建或3D对象；

-基于计算的3D信息与冶金容器的先前存储的3D信息的比较，确定冶金容器的至少一个内部部分的修改；

-可选地：优选地向根据第三实施例的成像系统的数据交换装置发送基于确定的冶金容器的至少一个内部部分的修改的输出。

在第六实施例中，该目的通过提供一种用于确定冶金容器的内部部分的修改或3D信息，特别是点云或3D表面重建或3D对象的系统来实现，该系统包括：

-根据第三实施例的成像系统，其连接到根据第四或第五实施例的数据处理装置；

-其中，成像系统的数据交换装置被编程为：

-向数据处理装置发送第一光学图像；

-向数据处理装置发送第二光学图像；

-接收3D信息或基于从数据处理装置确定的修改的输出；

-其中，数据处理装置被编程为：

-从成像系统的数据交换装置接收冶金容器的至少一个第一内部部分的第一光学图像；

-从成像系统的数据交换装置接收冶金容器的至少一个第二内部部分的第二光学图像；

-向成像系统的数据交换装置发送计算的3D信息或基于冶金容器的至少一个内部部分的确定修改的输出。

在本发明的替代第六实施例中，该目的通过提供一种用于确定冶金容器的内部部分的3D信息，特别是点云或3D表面重建或3D对象的系统来实现，该系统包括：

-第一成像装置，用于从具有第一光轴的冶金容器外侧的第一成像装置位置捕获冶金容器的至少一个第一内部部分的第一光学图像；

-第二成像装置，用于从具有第二光轴的冶金容器外侧的第二成像装置位置捕获冶金容器的至少一个第二内部部分的第二光学图像；

-根据本发明的数据处理装置，其中：

-通过从第一成像装置接收第一光学图像来接收第一光学图像；以及

-通过从第二成像装置接收第二光学图像来接收第二光学图像。

在本发明的替代第七实施例中，该目的通过提供一种用于确定冶金容器的内部部分的修改的系统来实现，该系统包括：

-第一成像装置，用于从具有第一光轴的冶金容器外侧的第一成像装置位置捕获冶金容器的至少一个第一内部部分的第一光学图像；

-第二成像装置，用于从具有第二光轴的冶金容器外侧的第二成像装置位置捕获冶金容器的至少一个第二内部部分的第二光学图像；

-根据本发明的数据处理装置，其中：

-通过从第一成像装置接收第一光学图像来接收第一光学图像；以及

-通过从第二成像装置接收第二光学图像来接收第二光学图像。

在第一和第二实施例中，在第一步骤中，执行冶金容器的提供。冶金容器优选为以下之一：钢包、碱性氧气炉、电弧炉、AOD转炉(氩氧脱碳)。随后的步骤优选地是计算机实现的步骤，因此这些步骤可以由在计算机上实现的程序代码触发或执行。

从具有第一光轴的冶金容器外侧的第一成像装置位置，捕获冶金容器的至少一个第一内部部分的第一光学图像是由第一成像装置(例如由第一数码相机)完成的。从具有第二光轴的冶金容器外侧的第二成像装置位置，捕获冶金容器的至少一个第二内部部分的第二光学图像是由第二成像装置(例如由第二数码相机)完成的。

捕获应理解为使成像装置提供光学图像。可以通过向成像装置发送信号指令以触发对光学图像的捕获，并进一步在计算机处接收光学图像，诸如在第三或第四实施例中，例如在数据处理装置处接收此类光学图像来执行捕获。还可以通过从由诸如摄像机的成像装置提供的(例如恒定的)光学图像流中选择某个光学图像并进一步在计算机处接收光学图像，诸如在第三或第四实施例中，例如在数据处理装置处接收此类光学图像来执行捕获。

成像装置应理解为用于捕获光学可检测点的电子设备，通常包括光学系统(诸如镜头)和传感器(例如CCD或CMOS传感器)和电子电路。优选地，成像装置(诸如第一和第二成像装置)是数码相机。

优选地，成像装置位置(诸如第一和第二成像装置位置)在冶金容器外侧。发明人已经发现，将成像装置定位在冶金容器外侧具有几个优点，诸如允许更大的视角，从而允许对更大的表面部分进行成像，并且因此也允许对每个使用的成像装置确定3D信息或修改的更大区域。此外，将成像装置定位在冶金容器外侧也已示出显著延长成像装置的使用寿命，因为冶金容器内侧的恶劣环境经常会由于镜头或相机电子器件的故障而迫使更换，即使在成像装置被主动冷却的情况下。

3D信息可以包括点云、3D表面重建或3D对象。

优选地，3D信息包括点云。点云(或：3D点云)优选地包括与相应表面相关的点的一组n个3D坐标，即点P

优选地，3D信息包括3D表面重建。3D表面重建可以包括多边形网格，连接相应表面的点(即点云的点)的一组3D坐标。

优选地，3D信息包括3D对象。3D对象可以包括封闭的3D表面重建。

从至少第一光学图像和第二光学图像计算冶金容器的至少一个内部部分的3D点云确定冶金容器的内部部分的表面的点的一组3D坐标。可以使用最先进的方法来完成计算，诸如例如立体匹配或使用多视图匹配的多视图立体算法。通常，深度信息可以通过不同图像之间的对应图像点之间的三角测量来计算。3D表面重建或3D对象的计算可以使用例如点云的点的坐标并在这些点上应用网格来完成。

在第一实施例中，优选地存储冶金容器的至少一个内部部分的3D信息可以在远程(网络)驱动器上以数据结构的形式执行，诸如计算机可读介质上(在存储器中，或者在本地或远程磁盘上，等等)的计算机可读文件。3D信息可以另外包括其它值，诸如强度值、包括某个像素的颜色的颜色代码，或包括材料信息的材料代码(例如，在具有索引i的某个点P

在第二和第五实施例中，基于计算的3D信息(例如实际计算的3D信息可以包括在时间步长t＝t1处的P

基于确定的冶金容器修改生成输出可以通过与修改相关的特定信号(例如警告信号)或借助于例如用于启动特定动作的任何其它信号来完成。输出可以例如用于触发对容器的某一部分衬里的修复。输出可用于触发氧气枪以烧掉堵塞的金属等。还可以存储输出信号以记录过程稳定性或甚至过程安全级别。

冶金容器优选为以下之一：钢包、碱性氧气炉、电弧炉、AOD转炉(氩氧脱碳)。

优选地，由于在捕获的图像中产生不同颜色或强度的发射光谱的差异，可以确定局部材料信息。优选地，材料信息可以包含关于耐火材料、金属材料等的位置的信息。优选地，材料信息被覆盖到输出图像。优选地，3D信息进一步包括材料信息。

优选地，生成的输出包括材料信息以及计算的3D信息。优选地，输出用于生成警报信号。例如在达到特定目标的情况下，诸如例如磨损超过某个阈值，例如可以提供此类警报信号。优选地，生成的输出包括磨损信息以及计算的3D信息，诸如例如颜色编码的3D信息，颜色确定磨损量(例如，高磨损区域为红色，而低磨损区域为蓝色)。

优选地，第一光学图像中的冶金容器的至少一个第一内部部分和第二光学图像中的冶金容器的至少一个第二内部部分重叠，优选地，相对于第一光学图像和第二光学图像的总图像内容的重叠区域至少为50％，更优选地，重叠为至少70％。

优选地，捕获光学图像(诸如捕获第一和第二光学图像)的步骤由同步的第一和第二成像装置在1000毫秒内，优选在500毫秒内，更优选在250毫秒内完成。初步实验已经示出，这减少了运动模糊，但也减少了由于不同热特性(冶金容器正在冷却)引起的任何模糊。对于非常热的表面，发现特别优选在500毫秒内捕获所有图像，因为热雾的影响会导致干扰。

优选地，第一光学图像从具有第一固定光轴的第一固定(不可移动)成像装置位置捕获，而第二光学图像从具有第二固定光轴的第二固定(不可移动)成像装置位置捕获。优选地，用于捕获第一光学图像的第一成像装置安装在具有第一固定光轴的第一固定成像装置位置处，而用于捕获第二光学图像的第二成像装置安装在具有第二固定光轴的第二固定成像装置位置处。可以通过将光学成像装置安装在固定位置处来实现固定成像装置位置和固定光轴，例如安装到连接到地板的刚性框架。固定成像装置位置被理解为不可移动的成像装置位置。固定光轴被理解为不可移动的固定成像位置。因此，优选地，当光学成像装置连接到(移动的)机械手或机器人臂时，成像装置位置和光轴都不能移动，诸如例如获得。因此，优选的是，没有一个成像装置(诸如第一成像装置和第二成像装置)安装在可移动机械手或机器人的可移动臂上。固定成像装置位置和固定光轴具有稳定和高质量相机校准的优势(从某种意义上说，成像装置位置在x、y、z坐标及其光轴方面得到了很好的定义)。发明人已经发现，此类高质量的相机校准对于冶金容器的高质量3D重建是优选的。

优选地，捕获第一光学图像由校准的第一成像装置完成，并且捕获第二光学图像由校准的第二光学成像装置完成。优选地，在捕获光学图像之前校准所有成像装置。成像装置的校准通过称为相机校准(有时也称为相机切除)的过程完成，该过程涉及确定成像装置的若干参数，诸如内在或外在参数。这些参数可以例如用矩阵表示(例如3×4相机矩阵)。内在参数可以包括焦距、比例因子、主点、图像传感器格式、镜头畸变参数等。外在参数包括与从场景的3D参数(“世界坐标”)到3D成像装置坐标的坐标系变换相关的参数。这些参数定义(并取决于)成像装置位置和光轴。对于非固定成像装置，校准是可能的。发明人已经发现，在固定成像装置的情况下，校准产生改进的结果，特别是在较长时间段内。

优选地，第一光学成像装置安装在固定位置上，优选地安装在连接到地板的框架上。优选地，第二光学成像装置安装在固定位置上，优选地安装在连接到地板的框架上。优选地，所有成像装置都安装在固定位置上，优选地安装在连接到地板的框架上。优选地，成像系统包括框架。

优选地，第一光轴和第二光轴定义方向，而这些方向之间的角度(α)小于20°，优选小于10°。第一光轴和第二光轴可以是平行线(定义其方向之间α＝0°的夹角)。此外，它们可以是倾斜的线(不相交、不平行的线)，或它们可以是相交的线。

优选地，第一成像装置位置和第二成像装置位置的距离在0.5m到4m的范围内，优选地在1m到3m之间。这些范围已被证明可以提供高精度的结果。优选地，从冶金容器到最近的成像装置的最小距离在3m到30m，更优选地在5m到20m的范围内。事实证明，这些范围可提供高精度结果，同时相机位置也足够远离热冶金容器。

发明人已经发现，优选地，第一成像装置位置和第二成像装置位置的距离与冶金容器到其最近的成像装置位置的距离的比率在0.01到1.4，优选在0.05到0.6之间的范围内。这些比率已示出产生冶金容器大部分的高质量图像，特别是在可能被覆盖或不均匀的区域中，例如由于金属或熔渣的沉积，以减少从外侧不易可见的区域。

优选地，所确定的修改包括以下中的至少一项：衬里的磨损量、最小剩余壁厚、剩余壁厚的图像、剩余壁厚位于预定范围内的区域的图像、在剩余壁厚位于预定范围内的情况下的警报。

优选地，用于捕获光学图像的第一和第二成像装置是数字光学相机，能够捕获超过1.5兆像素，更优选地超过8兆像素的光学图像。这些分辨率已示出可提供高精度结果。这些分辨率可以通过例如全高清相机或4K相机达到。

通常，图像的捕获是在热状态中的冶金容器上执行的，例如在耐火衬里表面超过700-800℃的温度下。因此，优选地，用于捕获光学图像的第一和第二图像装置适用于捕获处于热状态的冶金容器的图像。优选地，成像装置(例如第一、第二和第三成像装置)可以包括隔热罩(例如通过金属壳体)。优选地，成像装置(诸如第一、第二和第三成像装置)可以包括主动冷却系统，包括例如液体(例如水)或气体(例如空气或氮气)冷却介质。

优选地，冶金容器的第一和第二内部部分的第一和第二光学图像的捕获在冶金容器处于静止位置时完成。优选地，冶金容器是钢包。当冶金容器是钢包时，优选地，钢包的第一和第二内部部分的第一和第二光学图像的捕获在钢包处于钢包修复地点时完成。

在第一和第二实施例中，由另一成像装置从具有另外光轴的另外成像装置位置捕获冶金容器的至少另外内部部分的另外光学图像的附加步骤是优选的。优选地，第一和第二实施例包括由第三成像装置从具有第三光轴的冶金容器外侧的第三成像装置位置捕获冶金容器的至少一个第三内部部分的第三光学图像的附加步骤，并且更优选地另外包括由第四成像装置从具有第四光轴的冶金容器外侧的第四成像装置位置捕获冶金容器的至少一个第四内部部分的第四光学图像。在第三和替代的第六和替代的第七实施例中，优选地包括用于从具有另外光轴的冶金容器外侧的另外成像装置位置捕获冶金容器的至少另外内部部分的另外光学图像的另外成像装置。优选地，第三和替代的第六和替代的第七实施例进一步包括用于从具有第三光轴的冶金容器外侧的第三成像装置位置捕获冶金容器的至少一个第三内部部分的第三光学图像的第三成像装置，并且更优选地另外包括用于从冶金容器外侧的第四成像装置位置捕获冶金容器的至少一个第四内部部分的第四光学图像的第四成像装置。此类附加成像装置和附加捕获的光学图像增强了由成像装置捕获的视角/区域，并整体导致较大内部部分的3D表面重建/比较；因此，它们增加了冶金容器内侧的重建面积。

优选地，数据处理装置被理解为表示用于执行上述相应方法步骤的一个或多个装置，并且为此目的，其包括用于处理信号的分立电子组件，或者其部分地或完全实现为计算机中的计算机程序。

优选地，数据交换装置被理解为表示用于执行结合第三实施例描述的相应方法步骤的一个或多个装置，并且为此目的，其包括用于处理信号的分立电子组件，或者其部分地或全部实现为计算机中的计算机程序。优选地，数据交换装置适于触发第一光学成像装置和第二光学成像装置以捕获图像。优选地，数据交换装置适于接收来自第一光学成像装置的第一光学图像并接收来自第二光学成像装置的第二光学图像，例如直接经由数据连接线或经由网络。优选地，数据交换装置适于向数据处理装置发送第一光学图像和第二光学图像。优选地，数据交换装置和/或数据处理装置包括数据输出装置，例如监视器。优选地，数据交换装置被配置为接收诸如3D信息或修改的输出。优选地，数据交换装置被配置为在数据输出装置上生成/显示输出。优选地，数据输出装置连接到数据交换装置。

数据交换装置和数据处理装置可以例如在单个系统中例如以单个计算机中的相应程序代码的形式或以在同一电子装置中实现的相应电子组件的形式实现。数据处理装置可以例如是远程计算机(在远程位置上)，例如可经由互联网访问的服务器。优选地，数据处理装置从数据交换装置接收图像并计算3D信息或修改。优选地，数据处理装置将计算的3D信息或修改例如存储在存储器或硬盘驱动器中。优选地，数据处理装置将计算的3D信息或修改发送到数据交换装置或用于显示3D信息或修改的任何装置。优选地，数据交换装置甚至可以部分地或全部集成到任何或所有成像装置中。

在本发明的第八实施例中，该目的由一种计算机程序(产品)来实现，该计算机程序(产品)包括使第四和第五实施例的数据处理装置执行根据第一和第二实施例的方法的步骤的指令。

借助于图示更详细地解释本发明的示例性实施例：

图1示出第一实施例的示例性流程图。

图2示出第二实施例的示例性流程图。

图3a示出点云的草图。

图3b示出3D表面重建的草图。

图4a和图4b是计算的3D点云的再现。

图5是根据第六和第七实施例的系统的示意性设置。

图6是根据第六和第七实施例的系统的替代示意设置。

图1示出用于确定冶金容器(50)的内部部分(55)的3D信息(90)，特别是点云(80)的方法的本发明的第一实施例，在该示例中，冶金容器(50)为未使用的钢包(50)，即在钢包(50)的内部部分(内侧)具有新的耐火衬里(57)的钢包(50)。该方法包括以下步骤：提供(100)钢包(50)，由作为具有1555200像素的数字全高清相机的第一成像装置(20)从具有第一固定光轴(23)的钢包(50)外侧的第一固定成像装置位置(22)捕获(110)钢包(50)的至少一个第一内部部分(51)的第一光学图像(21)；由作为具有1555200像素的数字全高清相机的第二成像装置(30)从具有第二固定光轴(33)的钢包(50)外侧的第二固定成像装置位置(32)捕获(120)钢包(50)的至少一个第二内部部分(52)的第二光学图像(31)；由作为具有1555200像素的数字全高清相机的第三成像装置(40)从具有第三固定光轴(43)的钢包(50)外侧的第三固定成像装置位置(42)捕获钢包(50)的至少一个第三内部部分(53)的第三光学图像(41)，而在该示例中，第一光学图像(21)与第二光学图像(31)之间的重叠为70％，并且第二光学图像(31)与第三光学图像(41)之间的重叠为70％，第三光学图像(41)与第一光学图像(21)之间的重叠为70％，然后从至少第一光学图像(21)、第二光学图像(31)和第三光学图像(41)计算(130)钢包(50)的至少一个内部部分(55)的包含在时间步长t0处1500000个点P

图2示出用于确定冶金容器(50)的内部部分(55)的修改的方法的本发明的第二实施例，而在该示例中，冶金容器(50)是用过的钢包(50)，即在钢包(50)的内部部分(内侧)具有磨损的耐火衬里(57)的钢包(50)。该方法包括以下步骤：提供(100)钢包(50)，由作为具有1555200像素的数字全高清相机的第一成像装置(20)从具有第一固定光轴(23)的第一固定成像装置位置(22)捕获(110)钢包(50)的至少一个第一内部部分(51)的第一光学图像(21)；由作为具有1555200像素的数字全高清相机的第二成像装置(30)从具有第二固定光轴(33)的钢包(50)外侧的第二固定成像装置位置(32)捕获(120)冶金容器(50)的至少一个第二内部部分(52)的第二光学图像(31)；而在该示例中，第一光学图像(21)和第二光学图像(31)之间的重叠为70％，然后至少从第一光学图像(21)和第二光学图像(31)计算(130)冶金容器(50)的至少一个内部部分(55)的包含在时间步长t1处连接1000000个点P

在替代实施例中，遵循与以上关于图2描述的相同的步骤，例外之处在于在该示例中改变确定(240)修改的方法步骤，使得修改是自钢包(50)第一次使用以来衬里的磨损量以及由此产生的钢包(50)的至少一个内部部分(55)的耐火衬里(57)的剩余壁厚。该确定(240)基于计算的3D表面重建(81)与先前存储的3D表面重建(81)的比较，该3D表面重建(81)以数据结构(91)的形式从远程(网络)驱动器加载，诸如包含来自相同但未使用的钢包(50)(即具有新耐火衬里(57)和初始壁厚的相同钢包(50))的3D表面重建(81)的计算机可读文件。在该替代实施例中，该方法包括向成像系统(5)发送(250)基于确定的钢包(50)的修改的输出。成像系统(5)被编程为从数据处理装置(60)接收3D信息(90)。成像系统(5)可以在数据输出装置(70)(例如监视器)上呈现接收到的3D信息，或进一步处理接收到的数据。这里，该输出包括具有在钢包(50)内侧的几个位置(诸如在渣区或钢包底部)处的耐火衬里(57)的剩余壁厚的绝对值(以mm为单位)的计算机可读表。可替代地，修改的确定可以是这样的，即当耐火衬里(57)的剩余壁厚在某个阈值之外时，某个修改作为信号(65)(例如警告信号(65))给出。

图3a示出在具有x、y和z轴的坐标系中的表示中在某个时间步长t处包括16个点P

图3b示出3D表面重建(81)。3D表面重建(81)包括连接3D点云(80)的网格/网络，因此具有点P

图4a和图4b示出通过本发明获得的钢包(50)的内部部分(55)的相同计算的3D信息(80)的两个不同部分(这里示出耐火衬里(57)的3D点云(80))。3D点云(80)总体包括1000万个点P

图5示出根据本发明的系统(10)的示意性设置。示出了一种用于确定冶金容器(50)的内部部分(55)的3D信息(90)的系统(10)，该系统包括连接到数据处理装置(60)的成像系统(5)。成像系统(5)包括用于从具有作为具有8294400像素的数字4K相机的第一固定光轴(23)的第一固定成像装置位置(22)捕获冶金容器(50)的至少一个第一内部部分(51)的第一光学图像(21)的第一成像装置(20)，以及用于从具有作为具有8294400像素的数字4K相机的第二固定光轴(33)的第二固定成像装置位置(32)捕获冶金容器(50)的至少一个第二内部部分(52)的第二光学图像(31)的第二成像装置(30)，以及用于从具有作为具有8294400像素的数字4K相机的第三固定光轴(43)的第三固定成像装置位置(42)捕获冶金容器(50)的至少一个第三内部部分(53)的第三光学图像(41)的第三成像装置(40)。成像系统(5)进一步包括数据交换装置(61)，该数据交换装置(61)适于从成像装置(20、30、40)接收光学图像(21、31、41)并向数据处理装置(60)发送光学图像(21、31、41)。第一成像装置(20)、第二成像装置(30)和第三成像装置(40)安装在连接到地板的框架(15)上的固定位置处，使得成像装置(20、30、40)瞄准搁在钢包修复地点的钢包(50)。第一固定光轴(23)、第二固定光轴(33)和第三固定光轴(43)在钢包修复地点相交，并且由这些轴定义的方向之间的夹角(α)约为7°。第一固定成像装置位置(22)、第二固定成像装置位置(32)和第三固定成像装置位置(42)中的每一个固定成像装置位置之间的距离为2m，这三个位置被放置在边长为2m的等边三角形的角上。钢包(50)用作冶金容器(50)，钢包(50)被放置在钢包修复地点，钢包(50)处于热状态，其中耐火衬里的表面温度约为800℃。第一成像装置(20)、第二成像装置(30)和第三成像装置(40)距钢包(50)的距离(即距钢包(50)最近的部分，即钢包(50)环)对于所有成像装置(20、30、40)为10m。这导致第一成像装置位置(22)和第二成像装置位置(32)的距离与从冶金容器(50)到其最近的成像装置位置(22、32、42)的距离之间的比率为0.2。成像装置(20、30、40)由隔热罩(24、34、44)(这里由金属壳)保护。相对于第一光学图像(21)和第二光学图像(31)的总图像内容的重叠区域为75％，第二光学图像(31)和第三光学图像(41)的重叠区域为75％，第三光学图像(41)和第一光学图像(21)的重叠区域为75％。三个成像装置(20、30、40)同步并且在150毫秒内完成第一光学图像(21)、第二光学图像(31)和第三光学图像(41)的捕获。图5还示出数据处理装置(60)，该数据处理装置(60)可以经由将成像装置(21、31、41)中的每一个成像装置与数据交换装置(61)连接的电缆从成像装置(20)的数据交换装置(61)接收冶金容器(50)的第一光学图像(21)、第二光学图像(31)、第三光学图像(41)。在该示例中，数据处理装置(60)和数据交换装置(61)在工业个人计算机中实现，被编程以执行如下步骤：从第一光学图像(21)、第二光学图像(31)和第三光学图像(41)计算(130)冶金容器(50)的内部部分(55)的3D表面重建(81)，并进一步存储(140)冶金容器(50)的内部部分(55)的3D信息(90)，3D信息(90)包括3D点云(80)。可替代地，数据处理装置(60)被编程为：从至少第一光学图像(21)和第二光学图像(31)计算(230)冶金容器(50)的至少一个内部部分(55)的3D表面重建(81)；进一步基于计算的3D表面重建(81)与冶金容器(50)的先前存储的3D表面重建(81)的比较来确定(240)冶金容器(50)的至少一个内部部分(55)的修改；并且还向成像系统(5)发送(250)基于确定的冶金容器(50)的至少一个内部部分(55)的修改的输出，其中该输出可以例如显示或进一步处理。

图5中的示例的数据处理装置(60)是经由数据交换装置(61)(是数据处理装置(60)的一部分)与成像装置(20、30、40)连接的工业PC，触发对光学图像(21、31、41)的捕获，并将光学图像(21、31、41)直接获取到数据处理装置(60)的存储器中。这里，数据交换装置(61)使用数据处理装置(60)(这里：工业PC)的标准输入，并作为软件实现到数据处理装置(60)中。系统(10)进一步包括数据输出装置(70)，其被设计为输出冶金容器的修改，在该示例中的数据输出装置(70)是监视器。

图6示出图5中描述的设置的替代设置，具有以下差异：这里数据处理装置(60)位于远程位置，即与数据交换装置(61)和成像装置(20、30、40)不同的位置。数据处理装置(60)经由数据交换装置(61)(其是本地独立装置)连接到成像装置(20、30、40)。数据交换装置被编程为触发光学图像(21、31、41)的捕获并向数据处理装置(60)发送光学图像(21、31、41)。这里，数据交换装置(61)和数据处理装置(60)是独立的本地独立工业PC。从数据交换装置(61)到数据处理装置(60)的连接是经由网络连接。数据处理装置(60)将执行上述计算步骤并向数据交换装置(61)发送回输出。系统(10)进一步包括数据输出装置(70)，其被设计为输出冶金容器的修改，在该示例中数据输出装置(70)是监视器，并且数据输出装置(70)连接到数据交换装置(61)。

参考数字和因素列表：

5 用于确定3D信息(90)的成像系统

10 用于确定3D信息(90)的系统

15 框架

20 第一成像装置

21 第一光学图像

22 第一成像装置位置

23 第一光轴

24 第一隔热罩

30 第二成像装置

31 第二光学图像

32 第二成像装置位置

33 第二光轴

34 第二隔热罩

40 第三成像装置

41 第三光学图像

42 第三成像装置位置

43 第三光轴

44 第三隔热罩

50 冶金容器

51 冶金容器(50)的第一内部部分

52 冶金容器(50)的第二内部部分

53 冶金容器(50)的第三内部部分

55 冶金容器(50)的内部部分

57 冶金容器(50)的耐火衬里

60 数据处理装置

61 数据交换装置

65 信号

70 数据输出装置

80 3D点云

81 3D表面重建

82 3D对象

90 3D信息

91 数据结构

100 提供冶金容器(50)

110 由第一成像装置(20)从具有第一光轴(23)的第一成像装置位置(22)捕获冶金容器(50)的至少一个第一内部部分(51)的第一光学图像(21)

120 由第二成像装置(30)从具有第二光轴(33)的第二成像装置位置(32)捕获冶金容器(50)的至少一个第二内部部分(52)的第二光学图像(31)

121 由第三成像装置(40)从具有另外光轴(43)的另外成像装置位置(42)捕获冶金容器(50)的至少另外内部部分(53)的另外光学图像(41)

130 至少从第一光学图像(21)和第二光学图像(31)计算(130)冶金容器(50)的至少一个内部部分(55)的3D信息(90)，诸如点云(80)或3D表面重建(81)或3D对象(82)

140 存储(140)冶金容器(50)的至少一个内部部分(55)的3D信息(90)

200 提供冶金容器(50)

210 由第一成像装置(20)从具有第一光轴(23)的第一成像装置位置(22)捕获冶金容器(50)的至少一个第一内部部分(51)的第一光学图像(21)

220 由第二光学成像装置(30)从具有第二光轴(33)的第二成像装置位置(32)捕获冶金容器(50)的至少一个第二内部部分(52)的第二光学图像(31)

230 至少从第一光学图像(21)和第二光学图像(31)计算(230)冶金容器(50)的至少一个内部部分(55)的3D信息(90)，诸如点云(80)或3D表面重建(81)或3D对象(82)

240 基于计算的3D信息(90)与冶金容器(50)的先前存储的3D信息(90)的比较，确定(240)冶金容器(50)的至少一个内部部分(55)的修改；

250 基于确定的冶金容器(50)的至少一个内部部分(55)的修改生成(250)输出。

α由任意一对定义的方向之间的角：第一光轴(23)、第二光轴(33)、第三光轴(43)。